منذ اكتشافها لأول مرة في أواخر الستينيات من القرن الماضي ، استمر النجم النابض في إثارة إعجاب علماء الفلك. على الرغم من أن الآلاف من هذه النجوم النابضة والغزلقة قد لوحظت في العقود الخمسة الماضية ، إلا أن هناك الكثير منها لا يزال بعيد المنال. على سبيل المثال ، في حين أن البعض ينبعث من نبضات الراديو وجاما ، فإن البعض الآخر يقتصر إما على إشعاع الراديو أو أشعة جاما.
ومع ذلك ، وبفضل زوج من الدراسات من فريقين دوليين من علماء الفلك ، قد نقترب من فهم سبب ذلك. بالاعتماد على البيانات التي جمعتها مرصد تشاندرا للأشعة السينية للنجمين النابضين (Geminga و B0355 + 54) ، تمكنت الفرق من إظهار كيفية ارتباط انبعاثاتها والهيكل الأساسي للسدم (التي تشبه قنديل البحر).
تم نشر هذه الدراسات ، "ملاحظات تشاندرا العميقة لسديم الرياح النجمية التي تم إنشاؤها بواسطة PSR B0355 + 54" و "Geminga’s Puzzling Pulsar Wind Nebula" في جورنا الفيزيائية الفلكيةل. بالنسبة لكليهما ، اعتمد الفريقان على بيانات الأشعة السينية من مرصد تشاندرا لفحص النجوم النابضة Geminga و B0355 + 54 وسدم الرياح النابضة المصاحبة لها (PWN).
تقع على مسافة 800 و 3400 سنة ضوئية من الأرض (على التوالي) ، النجمان Geminga و B0355 + 54 متشابهان تمامًا. بالإضافة إلى وجود فترات دوران مماثلة (5 مرات في الثانية) ، فهي أيضًا في نفس العمر تقريبًا (~ 500 مليون سنة). ومع ذلك ، لا تصدر Geminga سوى نبضات أشعة غاما ، في حين أن B0355 + 54 هي واحدة من ألمع النجوم النابضة الراديوية المعروفة ، ولكنها لا تصدر أي أشعة جاما يمكن ملاحظتها.
علاوة على ذلك ، يتم تنظيم شبكات PWN الخاصة بهم بشكل مختلف تمامًا. استنادًا إلى الصور المركبة التي تم إنشاؤها باستخدام بيانات الأشعة السينية تشاندرا وبيانات الأشعة تحت الحمراء Spitzer ، يشبه أحدهما قناديل البحر التي تكون خناجرها مسترخية بينما تبدو الأخرى مثل قناديل البحر مغلقة ومثنية. كما قالت بيتينا بوسلت - باحثة بارزة في قسم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا ، والمؤلفة الرئيسية لدراسة جيمينجا - لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"أسفرت بيانات شاندرا عن صورتين مختلفتين للغاية للأشعة السينية للسدم الريح النابض حول النجوم النابضة Geminga و PSR B0355 + 54. بينما تتمتع Geminga بهيكل ثلاثي الذيل مميز ، فإن صورة PSR B0355 + 54 تُظهر ذيلًا عريضًا مع العديد من الهياكل الفرعية. "
في جميع الاحتمالات ، فإن ذيول Geminga و B0355 + 54 عبارة عن نفاثات ضيقة تنبثق من أعمدة دوران النجم النابض. تقع هذه الطائرات عموديًا على القرص على شكل كعكة الدونات (المعروف أيضًا باسم الحيد) الذي يحيط بالمناطق النابضة الاستوائية. وكما قال نويل كلينغلر ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة جورج واشنطن ومؤلف ورقة B0355 + 54 ، لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"إن الوسط النجمي (ISM) ليس فراغًا مثاليًا ، لذا فكل من هذه النجوم النابضة يحرث عبر الفضاء بسرعة مئات الكيلومترات في الثانية ، حيث تمارس كمية ضئيلة من الغاز في ISM ضغطًا ، وبالتالي دفع / ثني السديم الريح النابض خلف النجوم النابضة ، كما هو موضح في الصور التي حصل عليها مرصد تشاندرا للأشعة السينية. "
يبدو أن هياكلها الظاهرة ترجع إلى تصرفها بالنسبة للأرض. في حالة Geminga ، يكون عرض الحيد عند الحافة بينما تشير الطائرات إلى الجانبين. في حالة B0355 + 54 ، يتم رؤية الحيد وجها لوجه بينما تشير الطائرات باتجاه الأرض وبعيدًا عنها. من وجهة نظرنا ، تبدو هذه الطائرات وكأنها فوق بعضها البعض ، وهو ما يجعلها تبدو وكأنها ذات ذيل مزدوج. كما يصفها بوسلت:
يمكن تفسير كلا الهيكلين بنفس النموذج العام للسدم الريحية النابضة. أسباب الصور المختلفة هي (أ) وجهة نظرنا ، و (ب) مدى سرعة وأين يتحرك النجم النابض. بشكل عام ، يمكن وصف الهياكل التي يمكن ملاحظتها لمثل هذه السدم الريحية النابضة باستخدام حيد استوائي ونفاثات قطبية. يمكن أن تتأثر Torus و Jets (على سبيل المثال ، الطائرات النفاثة) بـ "رياح الرأس" من الوسط النجمي الذي يتحرك فيه النجم النابض. اعتمادًا على زاوية عرض الطور ، والنفاثات وحركة النجم النابض ، يتم الكشف عن صور مختلفة بواسطة مرصد شاندرا للأشعة السينية. يُنظر إلى الجوزاء "من الجانب" (أو الحافة فيما يتعلق بالحيد) مع وجود الطائرات تقريبًا في مستوى السماء بينما في B0355 + 54 ننظر مباشرة تقريبًا إلى أحد القطبين. "
يمكن أن يساعد هذا التوجه أيضًا في تفسير سبب ظهور النجمين ينبعثان من أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. في الأساس ، تكون الأقطاب المغناطيسية - القريبة من أقطابها الدورانية - هي المكان الذي يعتقد أن الإنبعاثات الراديوية النابضة تأتي منه. وفي الوقت نفسه ، يُعتقد أن أشعة جاما تنبعث على طول خط الاستواء النابض ، حيث يقع الطور.
"تكشف الصور أننا نرى Geminga من الحافة (أي النظر إلى خط الاستواء) لأننا نرى الأشعة السينية من الجسيمات التي تم إطلاقها في النفاثات (والتي تتماشى في البداية مع الحزم الراديوية) ، والتي يتم توجيهها إلى السماء قال Klingler ، وليس على الأرض. وهذا يفسر سبب عدم رؤية نبضات أشعة جاما إلا من Geminga. تشير الصور أيضًا إلى أننا ننظر إلى B0355 + 54 من منظور من أعلى لأسفل (على سبيل المثال ، فوق أحد القطبين ، ننظر في الطائرات). عندما يدور النجم النابض ، ينتشر مركز الحزمة الراديوية عبر الأرض ، ونكتشف النبضات ؛ ولكن يتم إطلاق أشعة جاما مباشرة من خط الاستواء النابض ، لذلك لا نراهم من B0355 ".
قال بوسلت "إن القيود الهندسية على كل نبض (أين القطبين وخط الاستواء) من السدم الريحية النابضة تساعد في تفسير النتائج المتعلقة بالنبضات الراديوية وأشعة غاما لهذين النجمين النيوترونيين". "على سبيل المثال ، تظهر Geminga في هدوء لاسلكي (لا توجد نبضات راديوية قوية) لأننا لا نملك رؤية مباشرة للأقطاب ، ويُعتقد أن الانبعاث الراديوي النبضي يتم إنشاؤه في منطقة قريبة من القطبين. لكن Geminga تُظهر نبضات أشعة غاما قوية ، لأنها لا تنتج في القطبين ، ولكن أقرب إلى المنطقة الاستوائية. "
كانت هذه الملاحظات جزءًا من حملة أكبر لدراسة ستة النجوم النابضة التي شوهدت تنبعث منها أشعة غاما. يقود هذه الحملة روجر روماني من جامعة ستانفورد ، بالتعاون مع علماء الفلك والباحثين من GWU (Oleg Kargaltsev) ، وجامعة ولاية بنسلفانيا (جورج بافلوف) ، وجامعة هارفارد (باتريك سلان).
لا تقتصر هذه الدراسات على إلقاء ضوء جديد على خصائص السدم الريحية النابضة فحسب ، بل تقدم أيضًا أدلة رصد لمساعدة الفلكيين على إنشاء نماذج نظرية أفضل من النجوم النابضة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لدراسات كهذه - التي تبحث في هندسة الغلاف المغناطيسي النابض - أن تسمح لعلماء الفلك بتقدير العدد الإجمالي للنجوم المنفجرة في مجرتنا بشكل أفضل.
من خلال معرفة مدى الزوايا التي يمكن من خلالها اكتشاف النجوم النابضة ، يجب أن تكون قادرة على تقدير الكمية غير المرئية من الأرض بشكل أفضل. طريقة أخرى يعمل بها علماء الفلك للعثور على الأجرام السماوية التي يمكن أن تكون كامنة في البقع العمياء للبشرية!
